Το εκπυρωτικό Σύμπαν - Μια σύγκρουση πριν το Big Bang;

Άρθρο, Φεβρουάριος 2002

Φαίνεται ότι ακόμη και οι πιό αποδεκτές θεωρίες, όπως αυτή της Μεγάλης Έκρηξης, συναντούν τον σκεπτικισμό. Αυτό συμβαίνει και τώρα από μια, πολύ πρόσφατη, θεωρία που βασίζεται σε μεμβράνες πέντε διαστάσεων και ονομάζεται Εκπυρωτική Θεωρία.

Η νέα ιδέα δεν θα αντικαταστήσει εύκολα τη θεωρία του Big Bang, η οποία για περισσότερα από 50 έτη εξουσιάζει την σκέψη των κοσμολόγων και αστρονόμων, για το πως ο κόσμος μας άρχισε και εξελίχθηκε.

Αλλά αντί ενός Σύμπαντος που αναπηδά ξαφνικά βίαια, από ένα απείρως μικρό σημείο άπειρης πυκνότητας, η νέα άποψη υποστηρίζει ότι ο κόσμος μας, που μέχρι τότε περίμενε άψυχος και παγωμένος για αδιευκρίνιστο χρόνο, δημιουργήθηκε όταν συγκρούστηκαν, κατακλυσμιαία, δύο παράλληλες "μεμβράνες" μετά από μια αργή εξέλιξη, σε ένα χώρο πέντε διαστάσεων (δείτε παρακάτω το σχήμα).

Αυτές οι βράνες, ή "branes" όπως οι θεωρητικοί τις καλούν, θα είχαν επιπλεύσει όπως τα φύλλα του χαρτιού μέσω μιας πέμπτης διάστασης, που ακόμη και οι επιστήμονες αναγνωρίζουν ότι το βρίσκουν δύσκολο να το απεικονίσουν. (Οι τέσσερις γνωστές διαστάσεις είναι οι τρεις του χώρου και η τέταρτη είναι ο χρόνος).

Η σύγκρουση αυτή θέρμανε τον κόσμο μας, και δημιουργήθηκε μια θάλασσα από quarks, ηλεκτρόνια, φωτόνια, πρωτόνια, και άλλα υποατομικά σωματίδια. Μετέδωσε επίσης κάποιες μικροσκοπικές κυματώσεις, όπως τα ωκεάνια κύματα που συντρίβονται σε μια ακτή.

Η ιδέα αυτή που είχε πρωτοπαρουσιαστεί στην Βαλτιμόρη, την άνοιξη του 2001, είναι βασισμένη σε άλλες θεωρίες που πιθανολογούν την ύπαρξη πάνω από τέσσερις διαστάσεις και που σιγά-σιγά η αποδοχή τους αυξάνεται. Αναπτύχθηκε από τον Neil Turok του Πανεπιστημίου του Καίμπριτζ, του Burt Ovrut του Πανεπιστημίου της Πενσυλβανίας, και του Paul Steinhardt και του Justin Khoury του Πανεπιστημίου Princeton.

Το σενάριο του Εκπυρωτικού Σύμπαντος είναι ότι ο κόσμος που αντιλαμβανόμαστε είναι μία μεμβράνη τεσσάρων διαστάσεων που ενσωματώνεται σε ένα συμπαγή χώρο πέντε διαστάσεων. Όπως παρακάτω φαίνεται και στο σχήμα, πριν τη δημιουργία του σημερινού μας σύμπαντος, μια άλλη μεμβράνη συγκρούστηκε με την προϋπάρχουσα δική μας, ελευθερώνοντας έτσι ενέργεια και θερμότητα που οδήγησαν τελικά στην διαστολή του Σύμπαντος μας.

Η θεωρία αυτή βασισμένη στις θεωρίες των χορδών, των 11-διαστάσεων, πιστεύει πως η 5η διάσταση είναι αυτή στην οποία πραγματοποιήθηκε ένα κατακλυσμικό γεγονός που κατέληξε στον κόσμο που εμείς ζούμε τώρα. Οι διαστάσεις 6 μέχρι 11 είναι κρυμμένες και είναι αρκετά μικροσκοπικές και τυλιγμένες επάνω σε μια μικρή σφαίρα, που είναι όμως πάρα πολύ μικρή για να τη δει κάποιος, αλλά χωρίς αυτή ο κόσμος δεν θα μπορούσε να υπάρξει.

Η θεωρία των χορδών μάλιστα λέει ότι οι διαστάσεις 1 μέχρι 4, "επιπλέουν" κατά κάποιο τρόπο, στην 5η διάσταση. Η νέα θεωρία προτείνει, ότι όχι μόνο ο κόσμος μας επιπλέει στην 5η διάσταση, αλλά η 5η διάσταση μπορεί να έχει κύματα σε αυτόν, ακριβώς όπως τα κύματα στον ωκεανό. Περαιτέρω, ένα ή περισσότερα από αυτά τα πενταδιάστατα κύματα μπορούν να γίνουν κάτι σαν ένα σολιτόνιο.

Εάν ερχόταν ένα τέτοιο πενταδιάστατο κύμα σολιτόνιο σε επαφή με έναν 4-διάστατο κόσμο όπως είναι ο δικός μας, τι θα συνέβαινε;

Για το θέμα αυτό, πολλοί κοσμολόγοι και μαθηματικοί έχουν ασχοληθεί. Και βρήκαν ότι τέτοια σολιτόνια των 5-διαστάσεων, μπορούν να κτυπήσουν, πράγματι, τον ορατό κόσμο μας, με ένα Big Bang.

Υποστηρίζουν λοιπόν, ότι το Big Bang συνέβη όταν μια brane (βράνη) από την 5η διάσταση, το σολιτόνιο του παραδείγματος, ήρθε και συγκρούστηκε κατακλυσμιαία με τον ορατό τετραδιάστατο ψυχρό φυσικό κόσμο μας, που υπήρχε πριν τη Μεγάλη Έκρηξη.

Η σύγκρουση αυτή ελευθέρωσε τόση ενέργεια, που δημιούργησε τη θερμότητα, το φως, την ύλη και όλο τον ορατό κόσμο μας.

Φυσικά είναι δυνατόν να υπάρχουν κι άλλα κύματα, βράνες, αυτού του είδους στην 5η διάσταση, που να συγκρουστούν, ενδεχομένως, με τον παρόντα κόσμο μας.

Έτσι λοιπόν, εξηγούν την προέλευση της Μεγάλης Έκρηξης.

Ενώ η κλασσική θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης, μας μιλάει για το τι συνέβηκε μετά το Big Bang, η νέα θεωρία του Εκπυρωτικού Σύμπαντος, αναφέρεται στο πριν και στο μετά του Big Bang.

Σολιτόνιο: Είναι ένα τεράστιο κύμα που διαμορφώνεται στον ωκεανό και μπορεί έπειτα να ταξιδέψει σε πολύ μεγάλες αποστάσεις χωρίς να διαλυθεί. Τα κύματα μπορούν να συμπεριφερθούν όπως αυτό, ως ένα ορισμένο βαθμό

Σενάριο τρελό, αλλά θεωρητικά βιώσιμο

Βέβαια η ιδέα των εναλλακτικών διαστάσεων, είναι κατά ένα μεγάλο μέρος νέα στους περισσότερους από τους αστρονόμους, γι' αυτό και δυσκολεύονται να την καταλάβουν. Οι κοσμολόγοι όμως την χαιρέτισαν ως την πιό υγιή πιθανή εναλλακτική λύση σε ορισμένες πτυχές της θεωρίας του Big Bang, αλλά βέβαια είναι προσεκτικοί για τις προοπτικές που έχει αυτή η θεωρία.

Ο Mario Livio, που διευθύνει το επιστημονικό τμήμα του Επιστημονικού Ιδρύματος Διαστημικής και Τηλεσκοπίων θεωρεί,  ότι είναι πάρα πολύ νωρίς για να προβλεφθεί, εάν η θεωρία αυτή θα αντισταθεί στην αναλυτική διερεύνηση, που θα γίνει από άλλους ερευνητές. Αλλά θεωρεί ότι οι ιδέες αυτές είναι πολύ σημαντικές και συναρπαστικές.

Το όνομα του Εκπυρωτικού σύμπαντος προέρχεται από την αρχαία ελληνική λέξη εκπύρωση, που σημαίνει "πυρκαγιά" (καταστρεπτική πυρκαγιά ή σύγκρουση). Σύμφωνα με ένα αρχαίο στωϊκό κοσμολογικό μοντέλο που υπάρχει με αυτό το όνομα, ο κόσμος δημιουργήθηκε με μια ξαφνική έκρηξη πυρκαγιάς.

Οι σύγχρονοι θεωρητικοί των ημερών μας, λένε ότι αυτή η αρχαία ιδέα δεν είναι αντίθετα από τη σύγκρουση μεταξύ των τρισδιάστατων κόσμων, που προτείνεται στο νέο μοντέλο.

Το παρών σύμπαν όμως εξελίσσεται από αυτή την αρχική πυρκαγιά. Εντούτοις, στη στωϊκή έννοια, η διαδικασία μπορεί να επαναληφθεί στο μέλλον. Αυτό, επίσης, είναι δυνατόν και στην νέα εκπυρωτική θεωρία, σε γενικές γραμμές, εάν υπάρχουν περισσότερα από μία βράνη και, συνεπώς, περισσότερες από μια συγκρούσεις.

Ενώ όμως η νέα θεωρία είναι πλήρης από σύνθετα μαθηματικά και σκοτεινές έννοιες, είναι μια κάπως κατευναστική ιδέα για καθέναν που αναρωτιέται συνεχώς, τι βρίσκεται πέρα από το σύμπαν μας.

Μπορεί όλοι να υιοθετούν τα υπάρχοντα κοσμολογικά μοντέλα, αλλά οι πιό πολλοί ρωτούν συνεχώς: "Εντάξει, αλλά τι βρίσκεται πέρα από αυτόν τον ορατόν κόσμο;"

Αλλά λοιπόν, τι βρίσκεται πέρα από την άκρη του σύμπαντος;

Η πέμπτη διάσταση είναι αυτό που υπάρχει πέρα από την άκρη του κόσμου, λένε για παράδειγμα οι δημιουργοί της ιδέας. Αν και υποστηρίζουν ότι δεν υπάρχει στην πραγματικότητα καμία τέτοια άκρη.

Και υπάρχει μόνο ένα σύμπαν, λέει ο Burt Ovrut, και συνεχίζει. "Αλλά δεν έχει ένα όριο. Είναι μόνο μιά μεγάλη εκτεταμένη μεμβράνη (brane), που έχει χτυπηθεί, θερμανθεί και διασταλεί".

Υπάρχουν βέβαια άλλα σενάρια,  που έχουν προταθεί από άλλους ερευνητές, για πολλαπλάσιους ή παράλληλους κόσμους, αλλά το σενάριο του Εκπυρωτικού σύμπαντος δεν τα υποστηρίζουν.

Αντ' αυτού, εξηγεί ο Ovrut, όλη η εξήγηση βρίσκεται στην πέμπτη διάσταση, και ό,τι υπάρχει σε αυτήν είναι πολλαπλές βράνες (branes). Κάθε τέλος της πέμπτης διάστασης είναι περιτριγυρισμένη από μια άπειρη βράνη. Ο ορατός κόσμος μας είναι μία από αυτές, και πριν από τη σύγκρουση αυτό το τότε υπάρχον σύμπαν μπορεί να περιείχε ή να μην περιείχε κανονική (συνηθισμένη) ύλη. Στο άλλο τέλος της πέμπτης διάστασης είναι μία βράνη με αντίθετους φυσικούς νόμους από τη δική μας. Οι ενδιάμεσες βράνες, ενώ μπορούν να περιέχουν ύλη, δεν είναι σύμπαντα, και δεν μοιάζουν με την μεμβράνη που κατοικούμε.

"Δεν υπάρχει κανένας λόγος να υποθέσει κάποιος, λαμβάνοντας υπόψη αυτό το εννοιολογικό πλαίσιο, ότι υπάρχουν οποιαδήποτε άλλα σύμπαντα εκεί έξω", συνεχίζει ο Ovrut.

Δημιουργώντας ένα Εκπυρωτικό Σύμπαν

Εναλλακτική λύση για να εξηγήσει τον πληθωρισμό

Η εργασία αυτή έχει κατορθώσει να συγκλονίσει τους φυσικούς, που είναι εξοικειωμένοι με τις έννοιες που περιγράφει για το Εκπυρωτικό Σύμπαν.  Την θεωρούν συναρπαστική, ευλογοφανή και έναν αντάξιο ανταγωνιστή στην θεωρία του πληθωρισμού που συμπληρώνει την θεωρία του Big Bang.

Ο πληθωρισμός προσπαθεί να υπολογίσει την ομοιομορφία του σύμπαντος. Αν κοιτάξετε σε οποιαδήποτε κατεύθυνση του ουρανού, οι γαλαξίες και τα σμήνη γαλαξιών, είναι ομοιόμορφα τοποθετημένοι προς όλες τις κατευθύνσεις. Η θεωρία του πληθωρισμού το εξηγεί αυτό, θεωρώντας αρχικά όλη την ύλη σε ένα μόνο σημείο και ακολούθως το σημείο αυτό να διαστέλλεται εκπληκτικά γρήγορα, τόσο που να ξεπερνά σε ταχύτητα ακόμη και αυτή του φωτός, σε μια χρονική περίοδο πληθωρισμού όπου όλα τα σημερινά ογκώδη στοιχεία (σμήνη και γαλαξίες), αναπτύχθηκαν με παρόμοιους κανόνες ανεξάρτητα από που βρίσκονται.

Ενώ όμως η πληθωριστική θεωρία είναι βασισμένη στην κβαντική θεωρία πεδίων, ένα καθιερωμένο θεωρητικό πλαίσιο, και ένα μοντέλο που έχει μελετηθεί προσεκτικά πάνω από 20 έτη.

Οι εισηγητές της θεωρίας, λένε ότι παρουσιάζουν μια εναλλακτική λύση στην θεωρία του πληθωρισμού. Η νέα πρόταση είναι βασισμένη, σε μη όμως αποδεδειγμένες ιδέες, στη θεωρία των υπερχορδών που είναι σαφώς ολοκαίνουργια.

Επίσης, προτείνουν να υπάρχει κάποια υπομονή προτού οι ιδέες αυτές εξετασθούν σε βάθος, ώστε να βρούν πρόσθετα στοιχεία που να επιτρέψουν την κριτική από την κοινότητα των θεωρητικών φυσικών.

Και τονίζουν ότι διαμορφώνοντας το μοντέλο της σύγκρουσης των βρανών (branes), διαπίστωσαν ότι το αποτέλεσμα θα ήταν ένα σύμπαν που βρίσκεται κοντά στις προβλέψεις της Μεγάλης Έκρηξης, του Big Bang. Δημιουργεί παρόμοιες θερμοκρασίες και αναγκάζει το προκύπτον σύμπαν (βάσει του μοντέλου), να διαστέλλεται και να δημιουργεί την ύλη με την ίδια ομοιομορφία που προβλέπεται και από τον πληθωρισμό.

Ο Turner, εισηγητής της θεωρίας και κοσμολόγος από το Πανεπιστήμιο του Σικάγου, λέει ότι η θεωρία του πληθωρισμού είναι τόσο επιτυχής που έχει "σκοτώσει" όλες τις ανταγωνιστικές θεωρίες. Αλλά ο πληθωρισμός δεν εξετάζει την ιδέα να υπάρχουν κι άλλες πρόσθετες διαστάσεις. Το ενδιαφέρον όμως για αυτήν την έννοια έχει αυξηθεί μεταξύ των κοσμολόγων τα τελευταία χρόνια.

Λεπτομέρειες της θεωρίας του Εκπυρωτικού Σύμπαντος

Ενώ η θεωρία του Bing Bang ξεκινάει από την στιγμή που εκρήγνυται, η μικροσκοπική καυτή μπάλα, η νέα θεωρία μπορεί να παράσχει υπαινιγμούς για αυτό που συνέβη πριν το Σύμπαν μας εξαπλωθεί και βρεθεί έτσι στην ύπαρξη, 15 δισεκατομμύρια έτη πριν.

Η θεωρία αυτή που προτάθηκε από τους πιο πάνω επιστήμονες, προσπαθεί να εξηγήσει όπως είπαμε και πιό πάνω, το σύμπαν στις πρώτες-πρώτες στιγμές του, λύνοντας τους διάσημους γρίφους της εικόνας μιας καυτής Μεγάλης Έκρηξης -- το πρόβλημα του ορίζοντα, την επιπεδότητα του σύμπαντος και τα προβλήματα του μαγνητικού μονόπολου-- που παράγει διακυμάνσεις στην ενέργεια, γεννώντας τους σχηματισμούς των γαλαξιών και παράγει τις παραλλαγές της θερμοκρασίας στο περίφημο Κοσμικό Υπόβαθρο Μικροκυμάτων.

Το μοντέλο αυτό είναι βασισμένο στην ιδέα ότι το καυτό Big Bang,  δημιουργήθηκε από τη σύγκρουση δύο τρισδιάστατων κόσμων που κινούνταν κατά μήκος μιας κρυμμένης, πρόσθετης διάστασης.

Αντ' αυτής της θεωρίας που εξετάζει τα γεγονότα μετά το Big Bang, η θεωρία-Μ εξετάζει τα γεγονότα πριν από από αυτό, προτείνοντας ότι ο κόσμος μας έχει 11 διαστάσεις, και έξι από αυτές συστρέφονται πάνω σε μικροσκοπικές ίνες που μπορούν όμως να αγνοηθούν.

Το πληθωριστικό μοντέλο του κόσμου, που αναπτύχθηκε στη δεκαετία του '80 από τον Αμερικανό Alan Guth (του MIT), τον Ρώσο Andre Linde (του Στάνφορντ), τον Andreas Albrecht (UC Νταίηβις) και τον Steinhardt, σχεδιάστηκε για να επιλύσει αυτά τα πολύ όμοια προβλήματα, που στηρίζονται σε μια περίοδο εκθετικής υπερβολικής διαστολής του πολύ νεαρού σύμπαντος, ή όπως επικαλέσθηκε πληθωρισμού.

Εννοιολογικά, το Εκπυρωτικό μοντέλο είναι πολύ διαφορετικό. Δεν υπάρχει κανένας πληθωρισμός ή καμιά πολύ γρήγορη αλλαγή που να συμβαίνει. Η προσέγγιση στη σύγκρουση λαμβάνει χώρα πολύ αργά κατά τη διάρκεια μιας υπερβολικά μακράς χρονικής περιόδου. Είναι αρκετά συναρπαστικό ότι η γρήγορη αλλαγή (του πληθωριστικού μοντέλου) και η πολύ αργή αλλαγή (του Εκπυρωτικού μοντέλου), μπορούν να παραγάγουν σχεδόν τα ίδια αποτελέσματα. Η διαφορά οδηγεί σε μια διακριτική παρατηρητική πρόβλεψη, εν τούτοις: Η πληθωριστική κοσμολογία προβλέπει ένα φάσμα των βαρυτικών κυμάτων που μπορούν να είναι ανιχνεύσιμα στο Κοσμικό Υπόβαθρο των Μικροκυμάτων. Το Εκπυρωτικό μοντέλο προβλέπει ότι κανένα αποτέλεσμα των βαρυτικών κυμάτων δεν πρέπει να είναι αισθητό στο Κοσμικό Υπόβαθρο Μικροκυμάτων (CMB).

Στο Εκπυρωτικό μοντέλο, όταν συγκρούονται οι δύο τρισδιάστατοι κόσμοι και "συγκολλούνται", η κινητική ενέργεια στη σύγκρουση μετατρέπεται στα quarks, τα ηλεκτρόνια, τα φωτόνια, κ.λπ. που περιορίζονται να κινούνται όμως κατά μήκος τριών διαστάσεων. Η προκύπτουσα θερμοκρασία είναι πεπερασμένη, έτσι η καυτή Μεγάλη Έκρηξη αρχίζει χωρίς καμιά ιδιομορφία (ανωμαλία). Το σύμπαν είναι ομοιογενής επειδή η σύγκρουση και η έναρξη της  Μεγάλης Έκρηξης εμφανίζονται σχεδόν ταυτόχρονα παντού.

Η γεωμετρία που προτιμήθηκε για τους δύο κόσμους είναι επίπεδη, έτσι η σύγκρουσή τους παράγει με το Big Bang έναν επίπεδο σύμπαν. Σύμφωνα με τις εξισώσεις του Einstein, αυτό σημαίνει ότι η συνολική ενεργειακή πυκνότητα του σύμπαντος είναι ίση με την κρίσιμη πυκνότητα. Τα τεράστια μαγνητικά μονόπολα, που θεωρούνται ότι παράγονται αρκετά στο Καθιερωμένο Μοντέλο της Μεγάλης Έκρηξης, δεν παράγονται καθόλου σε αυτό το σενάριο επειδή η θερμοκρασία μετά από τη σύγκρουση είναι πάρα πολύ μικρή για να παραχθούν οποιαδήποτε από αυτά τα ογκώδη σωματίδια.

Η εξήγηση που δίνουν για την παρατηρούμενη ανισοστροπία στο κοσμικό υπόβαθρο είναι η εξής:
Τα κβαντικά φαινόμενα αναγκάζουν τον εισερχόμενο τρισδιάστατο κόσμο να κυματίζει κατά μήκος της πρόσθετης διάστασης πριν από τη σύγκρουση, έτσι ώστε η σύγκρουση να εμφανίζεται σε μερικούς τόπους, σε ελαφρώς διαφορετικούς χρόνους απ' ό,τι εμφανίζεται σε κάποιους άλλους τόπους.  Ώσπου όμως η σύγκρουση να ολοκληρωθεί, ο κυματισμός οδηγεί σε μικρές παραλλαγές στη θερμοκρασία, οι οποίες δημιουργούν τις παρατηρούμενες διακυμάνσεις της θερμοκρασίας στο κοσμικό υπόβαθρο μικροκυμάτων και το σχηματισμό των γαλαξιών.

Οι επιστήμονες που ασχολούνται με το Εκπυρωτικό σύμπαν έδειξαν ότι το φάσμα των διακυμάνσεων ενεργειακής πυκνότητας είναι αμετάβλητο στην κλίμακα (το ίδιο εύρος δηλαδή σε όλες τις κλίμακες). Η παραγωγή ενός τέτοιου αμετάβλητου φάσματος από την υπερβολική διαστολή ήταν ένας από τους μεγάλους θριάμβους της θεωρίας του πληθωρισμού, αλλά και στην καινούργια θεωρία παράγεται το ίδιο φάσμα, ξεκινώντας όμως από απολύτως διαφορετική φυσική.

Η θεωρία των υπερχορδών

Ο Oskar Klein (αριστερά) πρότεινε το 1920 πως κρυμμένες χωρικές διαστάσεις μπορούν να επηρεάσει την παρατηρητική φυσική. Εδώ ποζάρει με τους φυσικούς George Uhlenbeck (στο μέσον) και τον Samuel Goudsmit το 1926 στο Πανεπιστήμιο του Leiden, στην Ολλανδία.

Οι δομικές μονάδες της θεωρίας του Εκπυρωτικού Σύμπαντος, προέρχονται από τη θεωρία των Υπερχορδών. Η θεωρία αυτή απαιτεί πρόσθετες διαστάσεις για να έχει μαθηματική συνέπεια. Στις περισσότερες διατυπώσεις της, απαιτούνται 10 έως 11 διαστάσεις. Στα μέσα της δεκαετίας του '90, ο Petr Horava (στο Rutgers) και ο Ed Witten (από το Princeton) υποστήριξαν ότι, υπό ορισμένους όρους, μια πρόσθετη χωρική διάσταση ξανοίγεται πέρα από ένα πεπερασμένο διάστημα.  Θεωρούνται  δε ότι έξι διαστάσεις περιτυλίγονται πάνω σε μια μικροσκοπική σφαίρα, που καλείται πολλαπλή Calabi-Yau.

Η σφαίρα αυτή είναι πάρα πολύ μικρή για να παρατηρηθεί στην καθημερινή μας εμπειρία, και έτσι ο κόσμος μας εμφανίζεται να είναι μια τεσσάρων διαστάσεων (τρεις χωρικές και μία διάσταση του χρόνου) επιφάνεια που ενσωματώνεται στον πέντε διαστάσεων χωρόχρονο. Αυτή η θεωρία των πέντε διαστάσεων, που ονομάζεται ετερωτική Μ-θεωρία, διατυπώθηκε από τουε Andre Lukas (στο Σάσσεξ),Ovrut και τον Dan Waldram (στο Κολέγιο της Βασίλισσας Mary και στο Κολλέγιο Westfield του Λονδίνου). Σύμφωνα με τους Horava-Witten και την ετερωτική Μ-θεωρία, τα σωματίδια περιορίζονται να κινούνται σε ένα από τα τρισδιάστατα όρια από κάθε πλευρά της πρόσθετης χωρικής διάστασης.

Το ορατό σύμπαν μας θα ήταν ένα από αυτά τα όρια. Το άλλο όριο και ο ενδιάμεσος χώρος θα κρύβονταν επειδή τα σωματίδια και το φως δεν μπορούν να μετακινηθούν από την μιά άκρη στην άλλη του ενδιάμεσου διαστήματος. Μόνο η βαρύτητα είναι σε θέση να συνδέσει την ύλη σε ένα σύνορο με τις άλλες πλευρές. Επιπλέον, μπορεί να υπάρχουν άλλες τρισδιάστατες υπερ-επιφάνειες στο διάστημα, οι οποίες βρίσκονται παράλληλα προς τα εξωτερικά σύνορα και που μπορούν να μεταφέρουν ενέργεια.

Αυτά τα ενδιάμεσα φύλλα οι βράνες - που είναι σύντμηση της ελληνικής λέξης μεμβράνες. Η σύγκρουση που ανέφλεξε την θερμή Big Bang φάση του  Εκπυρωτικού μοντέλου, εμφανίζεται όταν προσελκύεται  μια τρισδιάστατη βράνη και συγκρούεται με το όριο που αντιστοιχεί στον ορατό κόσμο μας.

Πριν περίπου 2.300 χρόνια ο φιλόσοφος Ζήνων ο Κιτιεύς από την Κύπρο, ιδρυτής της σχολής των Στωικών, είχε δώσει μιαν αρκετά διαφορετική εξήγηση για την κοσμογονία:

«Κατά συγκεκριμένα χρονικά διαστήματα το Σύμπαν ολόκληρο εκπυρώνεται και ανασυντίθεται εκ νέου».

Μια ανακύκλωση, δηλαδή, με εκπύρωση. Από αυτή την ιδέα οι θεμελιωτές της θεωρίας του ανακυκλούμενου Σύμπαντος βάφτισαν το ανασυσταθέν Σύμπαν «εκπυρωτικό». Στη θεωρία τους διαβλέπουν όντως μια αέναη αλυσίδα αναγεννήσεων, όμοια με αυτήν που διaπίστωσε μαθηματικά ο Ashtekar, από σύμπαντα που πορεύονται άχρι θανάτου και ανασταίνονται διαστελλόμενα, για να ξαναρχίσει ο κύκλος της ζωής τους